JPS6124360B2 - - Google Patents
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- JPS6124360B2 JPS6124360B2 JP53018630A JP1863078A JPS6124360B2 JP S6124360 B2 JPS6124360 B2 JP S6124360B2 JP 53018630 A JP53018630 A JP 53018630A JP 1863078 A JP1863078 A JP 1863078A JP S6124360 B2 JPS6124360 B2 JP S6124360B2
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- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
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Description
【発明の詳細な説明】
焼結炭化物合金とダイヤモンドグリツトとの各
種混合物を研磨媒体として用いることにより、既
にダイヤモンド混入ドレツサおよびダイヤモンド
切断といしが製造されている。しかるに、これら
の種類の工具はいずれも最終部品の直接製造用と
して使用されるわけではなく、従つて機械加工用
工具とは見なされない。更にまた、かかる工具は
直接機械加工によつて生ずる大きな応力に耐え得
るように設計されているわけでもない。
種混合物を研磨媒体として用いることにより、既
にダイヤモンド混入ドレツサおよびダイヤモンド
切断といしが製造されている。しかるに、これら
の種類の工具はいずれも最終部品の直接製造用と
して使用されるわけではなく、従つて機械加工用
工具とは見なされない。更にまた、かかる工具は
直接機械加工によつて生ずる大きな応力に耐え得
るように設計されているわけでもない。
ジヨージ・エフ・テイラー（George Ｆ・
Taylor）が彼の論文「ダイヤモンド混入カーボ
ロイ」（General Electric Review、第37巻、第２
号、1934年２月、97〜99頁）の98頁第２段におい
て指摘したごとく、「カーボロイとダイヤモンド
との間における結合力は極めて強いため、かかる
塊りを割つた場合には割れ目に沿つて存在する結
晶粒が分割され、その各部分がカーボロイ母体に
付着した状態を保つほどである。」ここにドレツ
サの製造用として記載された方法によれば、粉末
化されたカーボロイの金属成分が粉砕されたダイ
ヤモンドと混合され、次いでカーボロイ製造用の
通常の焼結温度にまで加熱される。
Taylor）が彼の論文「ダイヤモンド混入カーボ
ロイ」（General Electric Review、第37巻、第２
号、1934年２月、97〜99頁）の98頁第２段におい
て指摘したごとく、「カーボロイとダイヤモンド
との間における結合力は極めて強いため、かかる
塊りを割つた場合には割れ目に沿つて存在する結
晶粒が分割され、その各部分がカーボロイ母体に
付着した状態を保つほどである。」ここにドレツ
サの製造用として記載された方法によれば、粉末
化されたカーボロイの金属成分が粉砕されたダイ
ヤモンドと混合され、次いでカーボロイ製造用の
通常の焼結温度にまで加熱される。
またシユワルツコツプフ（Schwarzkopf）等
の米国特許第2818850号においては、炭化タング
ステンとコバルトとの粉末混合物およびそれにダ
イヤモンド粉末を加えた混合物を使用することに
より切断ブレード構造用の弓形切削セグメントが
製造されている。かかるセグメントの各々は大形
部分（炭化タングステン、コバルトおよびダイヤ
モンドの混合物から作られる）と小形部分（炭化
タングステンおよびコバルトの混合物から作られ
る）とから成り、該小形部分は半径方向に沿つて
該大形部分よりも内側に位置している。その結
果、(a)かかるセグメントを研削して金属車輪に完
全に適合させることが可能であり、更に(b)かかる
切削セグメントを鋼製円板にろう付け（あるいは
その他の方法で接合）する便宜のためダイヤモン
ド粒子を含まない表面を得ることもできる。な
お、炭化タングステンとコバルトとの混合物を焼
結炭化物合金に転化するためには一連の熱間プレ
ス工程（1400〜1650℃かつ1000〜4000psi）が使
用される。
の米国特許第2818850号においては、炭化タング
ステンとコバルトとの粉末混合物およびそれにダ
イヤモンド粉末を加えた混合物を使用することに
より切断ブレード構造用の弓形切削セグメントが
製造されている。かかるセグメントの各々は大形
部分（炭化タングステン、コバルトおよびダイヤ
モンドの混合物から作られる）と小形部分（炭化
タングステンおよびコバルトの混合物から作られ
る）とから成り、該小形部分は半径方向に沿つて
該大形部分よりも内側に位置している。その結
果、(a)かかるセグメントを研削して金属車輪に完
全に適合させることが可能であり、更に(b)かかる
切削セグメントを鋼製円板にろう付け（あるいは
その他の方法で接合）する便宜のためダイヤモン
ド粒子を含まない表面を得ることもできる。な
お、炭化タングステンとコバルトとの混合物を焼
結炭化物合金に転化するためには一連の熱間プレ
ス工程（1400〜1650℃かつ1000〜4000psi）が使
用される。
更に、同様な構造を持つた切断といし車用の弓
形研磨セクタがアンダーソン（Anderson）の米
国特許第2796706号明細書中に記載されている。
それによれば、成形用の炭化物粉末中には炭化タ
ングステン、炭化チタンおよびそれらの混合物か
ら成る群より選ばれた炭化物が含有され得ること
が示されている。焼結炭化物合金用の結合金属と
してはニツケルないし鉄が使用できるが、好適な
のはコバルトである。かかる研磨セクタの製造に
際して使用される当初の物質混合物は、それに含
まれる炭化物の一部が予め焼結されている点でテ
イラーの論文およびシユワルツコツプフの特許に
記載のものと異なつている。
形研磨セクタがアンダーソン（Anderson）の米
国特許第2796706号明細書中に記載されている。
それによれば、成形用の炭化物粉末中には炭化タ
ングステン、炭化チタンおよびそれらの混合物か
ら成る群より選ばれた炭化物が含有され得ること
が示されている。焼結炭化物合金用の結合金属と
してはニツケルないし鉄が使用できるが、好適な
のはコバルトである。かかる研磨セクタの製造に
際して使用される当初の物質混合物は、それに含
まれる炭化物の一部が予め焼結されている点でテ
イラーの論文およびシユワルツコツプフの特許に
記載のものと異なつている。
上記構造の各々においては、焼結炭化物合金と
ダイヤモンドとの間における結合力に基づいてダ
イヤモンドが組織内に保持されているのであるか
ら、必然的にダイヤモンド含量はダイヤモンド同
士の実質的な接触をもたらす値よりも小さくなけ
ればならないわけである。
ダイヤモンドとの間における結合力に基づいてダ
イヤモンドが組織内に保持されているのであるか
ら、必然的にダイヤモンド含量はダイヤモンド同
士の実質的な接触をもたらす値よりも小さくなけ
ればならないわけである。
ところでノーマン・アール・スミス（Norman
R.Smith）の著者「ダイヤモンドの工業的応用」
（ハツチンソン・アンド・カンパニー、1965年初
版）の119以下には、「ダイヤモンド付刃バイトは
非鉄金属およびその他の物質の直接機械加工用と
しても使用される」と述べられている。120頁に
はかかるバイトの製造方法が記載され、そして該
頁の下部付近には次のような叙述が見られる。
「機械加工用のダイヤモンド付刃バイトは非鉄金
属、プラスチツク、炭素および硬質ゴムに対して
のみ実用可能である。それらは実験的には鉄およ
び鋼に対しても使用されたことがあり、そして特
殊な条件下では使用可能であると証明されたが、
鉄金属の旋削用としては炭化タングステンに太刀
打ちできるものではない。」かかるバイトを鉄金
属の旋削用として普遍的に使用することを妨げる
理由としては、(a) かかるバイトの原価がかなり
高いこと並びに(b) ダイヤモンドに少しでも割れ
目があると極めて破壊し易いという性質のあるこ
とが挙げられる。
R.Smith）の著者「ダイヤモンドの工業的応用」
（ハツチンソン・アンド・カンパニー、1965年初
版）の119以下には、「ダイヤモンド付刃バイトは
非鉄金属およびその他の物質の直接機械加工用と
しても使用される」と述べられている。120頁に
はかかるバイトの製造方法が記載され、そして該
頁の下部付近には次のような叙述が見られる。
「機械加工用のダイヤモンド付刃バイトは非鉄金
属、プラスチツク、炭素および硬質ゴムに対して
のみ実用可能である。それらは実験的には鉄およ
び鋼に対しても使用されたことがあり、そして特
殊な条件下では使用可能であると証明されたが、
鉄金属の旋削用としては炭化タングステンに太刀
打ちできるものではない。」かかるバイトを鉄金
属の旋削用として普遍的に使用することを妨げる
理由としては、(a) かかるバイトの原価がかなり
高いこと並びに(b) ダイヤモンドに少しでも割れ
目があると極めて破壊し易いという性質のあるこ
とが挙げられる。
なおスミスの著書の120頁の記載によれば、先
づダイヤモンド（通常1/2〜１カラツト）が注意
深く選択されねばならない。次いで、結晶粒が一
定の方向を向くよう、ダイヤモンドを刃物内に正
しく配置する必要がある。その後、該刃物は矩形
の粉末金属挿入体中に設置される。この粉末金属
挿入体は、ダイヤモンドを切削形状に合わせて成
形するため使用されるジグに対し該ダイヤモンド
の位置を設定するために役立つ。ダイヤモンドを
適宜に成形した後、該挿入体はバイトシヤンクの
溝内にろう付けされる。このバイトシヤンクは次
いで適宜の寸法に機械加工され、それと同時にバ
イトシヤンクに対するダイヤモンドの作用面の位
置も修正される。
づダイヤモンド（通常1/2〜１カラツト）が注意
深く選択されねばならない。次いで、結晶粒が一
定の方向を向くよう、ダイヤモンドを刃物内に正
しく配置する必要がある。その後、該刃物は矩形
の粉末金属挿入体中に設置される。この粉末金属
挿入体は、ダイヤモンドを切削形状に合わせて成
形するため使用されるジグに対し該ダイヤモンド
の位置を設定するために役立つ。ダイヤモンドを
適宜に成形した後、該挿入体はバイトシヤンクの
溝内にろう付けされる。このバイトシヤンクは次
いで適宜の寸法に機械加工され、それと同時にバ
イトシヤンクに対するダイヤモンドの作用面の位
置も修正される。
他方冶金業界においては、高温において大きな
強度および耐食性を要求するジエツト発動機、ロ
ケツト、圧力容器などの製造用として使用するた
め種々のニツケルベース合金が開発された。この
ようないわゆる「超合金」の実例を挙げれば下記
の通りである。インコネル（Inconel） 713 クロム 13.0％ モリブデン 9.5％ アルミニウム 6.0％ 鉄 2.5％ ニオブ＋タンタル 2.3％ ニツケル 66.0％ 微量元素（たとえば炭 素、イオウ、燐、マン ガンなど） 0.7％ 100.0％ ルネ（Rene） 41 クロム 19.0％ モリブデン 10.0％ コバルト 11.0％ 鉄 5.0％ チタン 4.0％ ニツケル 50.0％ 微量元素（たとえば炭 素、イオウ、燐、マン ガンなど） 1.0％ 100.0％ また、かかる合金の典型的な特性は下記の通り
である。
強度および耐食性を要求するジエツト発動機、ロ
ケツト、圧力容器などの製造用として使用するた
め種々のニツケルベース合金が開発された。この
ようないわゆる「超合金」の実例を挙げれば下記
の通りである。インコネル（Inconel） 713 クロム 13.0％ モリブデン 9.5％ アルミニウム 6.0％ 鉄 2.5％ ニオブ＋タンタル 2.3％ ニツケル 66.0％ 微量元素（たとえば炭 素、イオウ、燐、マン ガンなど） 0.7％ 100.0％ ルネ（Rene） 41 クロム 19.0％ モリブデン 10.0％ コバルト 11.0％ 鉄 5.0％ チタン 4.0％ ニツケル 50.0％ 微量元素（たとえば炭 素、イオウ、燐、マン ガンなど） 1.0％ 100.0％ また、かかる合金の典型的な特性は下記の通り
である。
耐力強度：70〓（21℃）において
154000psi（108Kg/mm2）
1200〓（649℃）において
145000psi（102Kg/mm2）
1500〓（816℃）において
118000psi（83Kg/mm2）
硬度（ロツクウエルＣ）：
35（70〜1200〓）
機械加工性指数：約10（標準のAISIB112鋼に関
する機械加工性を100とした場合） なお比較のため、304タイプの18−８ステンレ
ス鋼の特性が下記に示される。
する機械加工性を100とした場合） なお比較のため、304タイプの18−８ステンレ
ス鋼の特性が下記に示される。
耐力強度：70〓（21℃）において
45000psi（32Kg/mm2）
1400〓（760℃）において
21000psi（15Kg/mm2）
機械加工性指数：約50（標準のAISIB112鋼に関
する機械加工性を100とした場合） このように超合金は、それ自体が機械加工の難
しい材料である304タイプのステンレス鋼に比
べ、更に約５倍も機械加工し難いわけである。超
合金は高温でも非常に大きな硬度および靭性を保
持し得るため、機械加工時にバイトによつて除去
される切り屑は極めて高温であるにもかかわらず
非常に強靭である。そのため、バイトの切刃に加
わる圧力は1000000psi（703Kg/mm2）にも及び得
る。その結果、かかる材料の機械加工用のバイト
においては単結晶ダイヤモンドのそれに近いささ
え強度および剛度が要求されることになる。従来
公知の機械加工用ダイヤモンド付刃バイト構造た
とえば単一ダイヤモンドバイトは、たとえ鉄金属
の旋削用として使用するにせよ、経済的に見て割
に合うものではなかつた。それ故、超合金と同様
に強靭かつ剛直な材料を商業的に大量使用しよう
とするなら、大幅に改良された構造を有するダイ
ヤモンド付刃バイトが何よりも必要とされるわけ
である。
する機械加工性を100とした場合） このように超合金は、それ自体が機械加工の難
しい材料である304タイプのステンレス鋼に比
べ、更に約５倍も機械加工し難いわけである。超
合金は高温でも非常に大きな硬度および靭性を保
持し得るため、機械加工時にバイトによつて除去
される切り屑は極めて高温であるにもかかわらず
非常に強靭である。そのため、バイトの切刃に加
わる圧力は1000000psi（703Kg/mm2）にも及び得
る。その結果、かかる材料の機械加工用のバイト
においては単結晶ダイヤモンドのそれに近いささ
え強度および剛度が要求されることになる。従来
公知の機械加工用ダイヤモンド付刃バイト構造た
とえば単一ダイヤモンドバイトは、たとえ鉄金属
の旋削用として使用するにせよ、経済的に見て割
に合うものではなかつた。それ故、超合金と同様
に強靭かつ剛直な材料を商業的に大量使用しよう
とするなら、大幅に改良された構造を有するダイ
ヤモンド付刃バイトが何よりも必要とされるわけ
である。
さて本発明は、高圧高温工学の応用によつて上
記の問題に解決を与えるもので、単一のダイヤモ
ンドが使用される代りに(a)互いに結合されたダイ
ヤモンド結晶から成る塊状体あるいは(b)互いに結
合されたダイヤモンド結晶から成る薄層の形状を
持つた工作用ダイヤモンド成分が含有されるダイ
ヤモンド付刃バイトの製造を可能にするものであ
る。ダイヤモンド切刃が1000000psiもの圧力を受
ける機械加工作業に際してダイヤモンド成分の機
械加工能力を十分に発揮させるため、該ダイヤモ
ンド成分はそれよりも著しく大きい寸法を持つた
極めて剛直な焼結炭化物合金基体上に支持されか
つそれに直接に結合されている。
記の問題に解決を与えるもので、単一のダイヤモ
ンドが使用される代りに(a)互いに結合されたダイ
ヤモンド結晶から成る塊状体あるいは(b)互いに結
合されたダイヤモンド結晶から成る薄層の形状を
持つた工作用ダイヤモンド成分が含有されるダイ
ヤモンド付刃バイトの製造を可能にするものであ
る。ダイヤモンド切刃が1000000psiもの圧力を受
ける機械加工作業に際してダイヤモンド成分の機
械加工能力を十分に発揮させるため、該ダイヤモ
ンド成分はそれよりも著しく大きい寸法を持つた
極めて剛直な焼結炭化物合金基体上に支持されか
つそれに直接に結合されている。
ところで、以下の記載および添付の図面を参照
すれば本発明は一層良く理解されるはずである。
すれば本発明は一層良く理解されるはずである。
本発明の複合バイト挿入体を製造し得る高圧高
温装置はホール（Hall）の米国特許第2941248号
（これは引用によつて本明細書中に組込まれる）
の主題を成すものであつて、その好適な一例が第
１図に簡略に示されている。なお、本発明の実施
に際して使用される方法は1970年１月２日付けの
ウエントーフ・ジユニヤ（Wentorf.Jr.）の米国
特許出願第144号（これも引用によつて本明細書
中に組込まれる）明細書中に記載されている。
温装置はホール（Hall）の米国特許第2941248号
（これは引用によつて本明細書中に組込まれる）
の主題を成すものであつて、その好適な一例が第
１図に簡略に示されている。なお、本発明の実施
に際して使用される方法は1970年１月２日付けの
ウエントーフ・ジユニヤ（Wentorf.Jr.）の米国
特許出願第144号（これも引用によつて本明細書
中に組込まれる）明細書中に記載されている。
装置１０は１対の炭化タングステン製焼結炭化
物合金ポンチ１１および１１′並びに同じ材料か
ら成る中間ベルトないしダイ部材１２を含んでい
る。ダイ部材１２は開孔１３を有し、その中に反
応容器１４が設置されている。ポンチ１１とダイ
１２との間およびポンチ１１′とダイ１２との間
にはガスケツト−絶縁材集合体１５，１５′が含
まれ、その各々は熱絶縁性かつ非導電性の１対の
パイロフイライト部材１６，１７および中間金属
ガスケツト１８から成つている。
物合金ポンチ１１および１１′並びに同じ材料か
ら成る中間ベルトないしダイ部材１２を含んでい
る。ダイ部材１２は開孔１３を有し、その中に反
応容器１４が設置されている。ポンチ１１とダイ
１２との間およびポンチ１１′とダイ１２との間
にはガスケツト−絶縁材集合体１５，１５′が含
まれ、その各々は熱絶縁性かつ非導電性の１対の
パイロフイライト部材１６，１７および中間金属
ガスケツト１８から成つている。
反応容器１４は好適な一例であつて、それは中
空の塩製円筒１９を含んでいる。円筒１９はま
た、(a)高圧高温作業時に（相転移ないし緻密化な
どによつて）より強靭かつ剛直な状態に転化され
ることがなくかつ(b)たとえばパイロフイライトや
多孔質アルミナの場合に見られるごとく高圧高温
の下で生ずる体積の不連続が実質的に見られない
ものであれば、他の物質たとえば滑石などから成
つていてもよい。なお、米国特許第3030662号
（これも引用によつて本明細書中に組込まれる）
明細書の第１段59行目から第２段２行目までに示
された基準に適合する物質は円筒１９の製造用と
して有用である。
空の塩製円筒１９を含んでいる。円筒１９はま
た、(a)高圧高温作業時に（相転移ないし緻密化な
どによつて）より強靭かつ剛直な状態に転化され
ることがなくかつ(b)たとえばパイロフイライトや
多孔質アルミナの場合に見られるごとく高圧高温
の下で生ずる体積の不連続が実質的に見られない
ものであれば、他の物質たとえば滑石などから成
つていてもよい。なお、米国特許第3030662号
（これも引用によつて本明細書中に組込まれる）
明細書の第１段59行目から第２段２行目までに示
された基準に適合する物質は円筒１９の製造用と
して有用である。
円筒１９の内部に隣接しかつそれと同心的に、
黒鉛製の電気抵抗加熱管２０が設置されている。
更に黒鉛加熱管２０の内部には、円筒状の塩製ラ
イナ２１が同心的に設置されている。ライナ２１
の上端および下端には、それぞれ塩製プラグ２
２、２２′が取付けられている。以下に記載され
る通り、ライナ２１は複数個のサブアセンブリを
含む１個の大きな充填アセンブリを収容するため
の円柱状の空心を有していてもよいし、あるいは
たとえば第３，５および６図に示されるような複
数個の複合バイト挿入体を製造するためライナ２
１が一連の積層配列された成形アセンブリから構
成されていてもよい。
黒鉛製の電気抵抗加熱管２０が設置されている。
更に黒鉛加熱管２０の内部には、円筒状の塩製ラ
イナ２１が同心的に設置されている。ライナ２１
の上端および下端には、それぞれ塩製プラグ２
２、２２′が取付けられている。以下に記載され
る通り、ライナ２１は複数個のサブアセンブリを
含む１個の大きな充填アセンブリを収容するため
の円柱状の空心を有していてもよいし、あるいは
たとえば第３，５および６図に示されるような複
数個の複合バイト挿入体を製造するためライナ２
１が一連の積層配列された成形アセンブリから構
成されていてもよい。
黒鉛加熱管２０に対する電気的接続を得るた
め、円筒１９の両端においては導電性の金属端板
２３および２３′が使用されている。更に各端板
２３，２３′に隣接して末端キヤツプアセンブリ
２４，２４′が設置されており、これらの各々は
導電性リング２６によつて包囲されたパイロフイ
ライト製プラグないし円板２５から成つている。
め、円筒１９の両端においては導電性の金属端板
２３および２３′が使用されている。更に各端板
２３，２３′に隣接して末端キヤツプアセンブリ
２４，２４′が設置されており、これらの各々は
導電性リング２６によつて包囲されたパイロフイ
ライト製プラグないし円板２５から成つている。
この装置において高圧および高温を同時に加え
るための作業技術は超高圧業者にとつて公知であ
る。なお、以上の記載は単に高圧高温装置の一例
に関するものに過ぎない。本発明の範囲内におい
て使用し得る所要の圧力および温度はその他種々
の装置によつても得ることが可能である。
るための作業技術は超高圧業者にとつて公知であ
る。なお、以上の記載は単に高圧高温装置の一例
に関するものに過ぎない。本発明の範囲内におい
て使用し得る所要の圧力および温度はその他種々
の装置によつても得ることが可能である。
次いで第２図には、複数個の円板状ないし錠剤
状の複合体（焼結炭化物合金基体上に焼結ダイヤ
モンド層が形成されたもの）を製造するための配
列が示されている。なお充填アセンブリ３０は、
同じ縮尺で図示されてはいないが、第１図の装置
の空所３１内にはまり込むものである。
状の複合体（焼結炭化物合金基体上に焼結ダイヤ
モンド層が形成されたもの）を製造するための配
列が示されている。なお充填アセンブリ３０は、
同じ縮尺で図示されてはいないが、第１図の装置
の空所３１内にはまり込むものである。
充填アセンブリ３０は、ジルコニウム、チタ
ン、タンタル、タングステンおよびモリブデンか
ら成る群より選ばれた遮蔽金属製の円筒状スリー
ブ３２から成つている。円筒状の遮蔽金属スリー
ブ３２内には、チタンまたはジルコニウム製の遮
蔽円板３３によつて上下を保護された複数個のサ
ブアセンブリが配置されている。このようにして
その全面を保護された各サブアセンブリは、大き
な塊り３４（以後は「大塊」と呼ぶ）および小さ
な塊り（以後は「小塊」と呼ぶ）から成つてい
る。各小塊３６は、その大部分ないし全部がダイ
ヤモンド粉末（粒度は最大寸法にして約0.1〜500
ミクロン）から構成されている。
ン、タンタル、タングステンおよびモリブデンか
ら成る群より選ばれた遮蔽金属製の円筒状スリー
ブ３２から成つている。円筒状の遮蔽金属スリー
ブ３２内には、チタンまたはジルコニウム製の遮
蔽円板３３によつて上下を保護された複数個のサ
ブアセンブリが配置されている。このようにして
その全面を保護された各サブアセンブリは、大き
な塊り３４（以後は「大塊」と呼ぶ）および小さ
な塊り（以後は「小塊」と呼ぶ）から成つてい
る。各小塊３６は、その大部分ないし全部がダイ
ヤモンド粉末（粒度は最大寸法にして約0.1〜500
ミクロン）から構成されている。
各大塊３４は、炭化物成形粉末好ましくは炭化
タングステン粉末とコバルト粉末との混合物から
成つている。意外なことには、炭化物成形粉末が
第２図のごとく当初にダイヤモンド粉末から分離
されているにせよ、あるいは炭化物成形粉末の一
部がダイヤモンドと混合されているにせよ、コバ
ルト成分は(a)炭化物を焼結するための金属結合材
および(b)黒鉛をダイヤモンドに転化させるために
必要なダイヤモンド生成触媒の両方として働き得
るのである。焼結炭化物合金製造業界において公
知のごとく、コバルトが所要の結合作用を果し得
る理由はそれが炭化物を非常に溶解し易いことに
ある。それ故、炭化物成形粉末中に混入されたコ
バルトが近傍の炭化物以外の炭素源として役立つ
とは予期されていなかつたし、また（その内部に
炭化物が溶解することを考慮すれば）コバルトが
元素状炭素の溶解能力を保持しかつダイヤモンド
生成触媒として働き得るとも予期されていなかつ
た。ところが、コバルトは両方の機能を立派に果
すことが判明したのである。なお、コバルトにつ
いての結果に基づけば、ニツケル、鉄、並びにコ
バルト、ニツケルおよび鉄の任意の混合物も同じ
機能を果すことが予期されている。
タングステン粉末とコバルト粉末との混合物から
成つている。意外なことには、炭化物成形粉末が
第２図のごとく当初にダイヤモンド粉末から分離
されているにせよ、あるいは炭化物成形粉末の一
部がダイヤモンドと混合されているにせよ、コバ
ルト成分は(a)炭化物を焼結するための金属結合材
および(b)黒鉛をダイヤモンドに転化させるために
必要なダイヤモンド生成触媒の両方として働き得
るのである。焼結炭化物合金製造業界において公
知のごとく、コバルトが所要の結合作用を果し得
る理由はそれが炭化物を非常に溶解し易いことに
ある。それ故、炭化物成形粉末中に混入されたコ
バルトが近傍の炭化物以外の炭素源として役立つ
とは予期されていなかつたし、また（その内部に
炭化物が溶解することを考慮すれば）コバルトが
元素状炭素の溶解能力を保持しかつダイヤモンド
生成触媒として働き得るとも予期されていなかつ
た。ところが、コバルトは両方の機能を立派に果
すことが判明したのである。なお、コバルトにつ
いての結果に基づけば、ニツケル、鉄、並びにコ
バルト、ニツケルおよび鉄の任意の混合物も同じ
機能を果すことが予期されている。
従つて小塊３６は、ダイヤモンド以外に微量の
黒鉛粉末ないし炭化物成形粉末をも含有し得る。
また大塊３４および小塊３６を配列するに際して
は、炭化物−コバルト粉末混合物からダイヤモン
ド層への鮮明な変り目を設ける代りに、炭化物−
コバルト塊とダイヤモンド層との間に遷移層（図
示されていない）を設けてもよい。かかる遷移層
中には、応力集中を最少するため、炭化物−コバ
ルト粉末およびダイヤモンドグリツドの両方が勾
配をもつた混合比の下で含有されるのがよい。
黒鉛粉末ないし炭化物成形粉末をも含有し得る。
また大塊３４および小塊３６を配列するに際して
は、炭化物−コバルト粉末混合物からダイヤモン
ド層への鮮明な変り目を設ける代りに、炭化物−
コバルト塊とダイヤモンド層との間に遷移層（図
示されていない）を設けてもよい。かかる遷移層
中には、応力集中を最少するため、炭化物−コバ
ルト粉末およびダイヤモンドグリツドの両方が勾
配をもつた混合比の下で含有されるのがよい。
小塊３６の全部がダイヤモンド結晶から成つて
いる場合であつても、(a)合体工程の実施中に生成
する黒鉛および(b)高自由エネルギー領域および高
温領域において触媒−溶媒金属中に溶解し得るダ
イヤモンドをダイヤモンドに再生するため、ダイ
ヤモンド成長のための条件はやはり必要とされ
る。
いる場合であつても、(a)合体工程の実施中に生成
する黒鉛および(b)高自由エネルギー領域および高
温領域において触媒−溶媒金属中に溶解し得るダ
イヤモンドをダイヤモンドに再生するため、ダイ
ヤモンド成長のための条件はやはり必要とされ
る。
かかる充填アセンブリが機械的に可動の構造を
有することの利益を維持するため、円板３７は円
筒１９と同じ材料から作られている。その結果、
工程中において各サブアセンブリ内に生ずる体積
減少を埋めるめに必要な「追撃」作用が達成され
ることになる。
有することの利益を維持するため、円板３７は円
筒１９と同じ材料から作られている。その結果、
工程中において各サブアセンブリ内に生ずる体積
減少を埋めるめに必要な「追撃」作用が達成され
ることになる。
本発明に従いバイト挿入体を製造するに当つて
は、充填アセンブリ３０が装置１０内に設置さ
れ、それに圧力が加えられ、そしてかかる系が加
熱される。その際、炭化物−コバルト混合物を焼
結するため、約３分を越える時間にわたつて約
1300〜1600℃の範囲内の温度が使用される。それ
と同時に、ダイヤモンド成分にとつて熱力学的に
安定な条件を確保するため、かかる系には極めて
高い圧力たとえば55キロバール程度の圧力が加え
られる。1300℃では最小圧力は約50キロバール、
また1400℃では最小圧力は約525キロバールでな
ければならない。もちろんかかる温度において
は、該系のコバルト成分は融解しかつその一部が
大塊３４から小塊３６中へ移動し、そしてそこで
ダイヤモンド成長のための触媒−溶媒として働く
ことになる。
は、充填アセンブリ３０が装置１０内に設置さ
れ、それに圧力が加えられ、そしてかかる系が加
熱される。その際、炭化物−コバルト混合物を焼
結するため、約３分を越える時間にわたつて約
1300〜1600℃の範囲内の温度が使用される。それ
と同時に、ダイヤモンド成分にとつて熱力学的に
安定な条件を確保するため、かかる系には極めて
高い圧力たとえば55キロバール程度の圧力が加え
られる。1300℃では最小圧力は約50キロバール、
また1400℃では最小圧力は約525キロバールでな
ければならない。もちろんかかる温度において
は、該系のコバルト成分は融解しかつその一部が
大塊３４から小塊３６中へ移動し、そしてそこで
ダイヤモンド成長のための触媒−溶媒として働く
ことになる。
このようにして同時に、(a)炭化物は焼結状態に
転化され、(b)小塊３６中のダイヤモンド結晶は１
個の焼結ダイヤモンド塊に合体され、かつ(c)ダイ
ヤモンド塊３６と超硬合金塊３４との間の界面に
は優れた結合力が生ずる。その結果、文字通り一
体化された塊状体が得られることになる。なおか
かる系に圧力が加えられた場合、一部のダイヤモ
ンド粒子は破砕される。しかし、ダイヤモンド触
媒が存在するため、これらの粒子はダイヤモンド
にとつて安定な圧力および温度の下で合体瘉着す
るのである。
転化され、(b)小塊３６中のダイヤモンド結晶は１
個の焼結ダイヤモンド塊に合体され、かつ(c)ダイ
ヤモンド塊３６と超硬合金塊３４との間の界面に
は優れた結合力が生ずる。その結果、文字通り一
体化された塊状体が得られることになる。なおか
かる系に圧力が加えられた場合、一部のダイヤモ
ンド粒子は破砕される。しかし、ダイヤモンド触
媒が存在するため、これらの粒子はダイヤモンド
にとつて安定な圧力および温度の下で合体瘉着す
るのである。
極めて大きな強度をもつたダイヤモンド材とそ
の下方に位置する顕著に大きい剛直な支持材との
間にその場で直接の結合関係が生み出される結
果、たとえばろう付けやはんだ付けによつて得ら
れるような何らかの結合層をそれら両者間に挿入
する必要は全くない。それどころか、機械加工用
のダイヤモンド切刃部に変形しない剛直な支持材
が直接に接触しているため、ダイヤモンド材にお
ける割れ目の発生が大いに減少することにもな
る。
の下方に位置する顕著に大きい剛直な支持材との
間にその場で直接の結合関係が生み出される結
果、たとえばろう付けやはんだ付けによつて得ら
れるような何らかの結合層をそれら両者間に挿入
する必要は全くない。それどころか、機械加工用
のダイヤモンド切刃部に変形しない剛直な支持材
が直接に接触しているため、ダイヤモンド材にお
ける割れ目の発生が大いに減少することにもな
る。
更にかかるダイヤモンド部は、本来、無作為に
配置された１群のダイヤモンド結晶粒子が互いに
自己結合したものである。従つて、最初に生じた
割れ目からダイヤモンド塊（ないし層）の劈開が
起るためには、無作為配置された個々の粒子の劈
開面によつて規定される曲りくねつた進路に沿つ
て劈開面が走らねばならないことになる。それ
故、いかなる割れ目が最初に生じたにせよ、それ
がダイヤモンド圧縮体内において非常に遠くまで
広がることはできないはずである。
配置された１群のダイヤモンド結晶粒子が互いに
自己結合したものである。従つて、最初に生じた
割れ目からダイヤモンド塊（ないし層）の劈開が
起るためには、無作為配置された個々の粒子の劈
開面によつて規定される曲りくねつた進路に沿つ
て劈開面が走らねばならないことになる。それ
故、いかなる割れ目が最初に生じたにせよ、それ
がダイヤモンド圧縮体内において非常に遠くまで
広がることはできないはずである。
切削および研削工具において研磨要素として使
用するためのダイヤモンド圧縮体であつて少なく
ともその50（容量）％がダイヤモンド結晶から成
るものの製造方法は、デ・ライ（De Lai）の米
国特許第3141746号（これも引用によつて本明細
書中に組込まれる）明細書中に記載されている。
このようにして製造された圧縮体は、次いで何ら
かの支持体に取付けられる。しかるにデ・ライの
特許明細書中には、本発明のごとくにダイヤモン
ド圧縮体が焼結炭化物合金支持体と一体化された
複合バイト挿入体をその場で製造する方法は記載
されていない。また、炭化物成形粉末（あるいは
焼結炭化物合金）中に存在するコバルトがダイヤ
モンド生成反応に対する触媒として働くことも全
く指摘されていない。
用するためのダイヤモンド圧縮体であつて少なく
ともその50（容量）％がダイヤモンド結晶から成
るものの製造方法は、デ・ライ（De Lai）の米
国特許第3141746号（これも引用によつて本明細
書中に組込まれる）明細書中に記載されている。
このようにして製造された圧縮体は、次いで何ら
かの支持体に取付けられる。しかるにデ・ライの
特許明細書中には、本発明のごとくにダイヤモン
ド圧縮体が焼結炭化物合金支持体と一体化された
複合バイト挿入体をその場で製造する方法は記載
されていない。また、炭化物成形粉末（あるいは
焼結炭化物合金）中に存在するコバルトがダイヤ
モンド生成反応に対する触媒として働くことも全
く指摘されていない。
ところで、大塊３４の材料は１〜５ミクロンの
粒度を有する市販の炭化タングステン成形粉末
（炭化タングステン粉末とコバルト粉末との混合
物）であることが好ましい。所望ならば、炭化タ
ングステンの全部ないし一部を炭化チタンおよび
炭化タンタルの一方または両方で代用することも
できる。炭化物の結合用としてニツケルおよび鉄
がある程度まで使用されてきたことを考えれば、
焼結炭化物合金中において金属結合を提供する物
質はコバルト、ニツケル、鉄およびそれらの混合
物から成る群より選ばれ得る。とはいえ、金属結
合材として好適なのはコバルトである。なお上記
の３種の金属の全てがダイヤモンド合成用の触媒
−溶媒として働くもので、従つてそれら３種の金
属のいずれもが本発明の実施に際して要求される
２重の機能を果たし得る。
粒度を有する市販の炭化タングステン成形粉末
（炭化タングステン粉末とコバルト粉末との混合
物）であることが好ましい。所望ならば、炭化タ
ングステンの全部ないし一部を炭化チタンおよび
炭化タンタルの一方または両方で代用することも
できる。炭化物の結合用としてニツケルおよび鉄
がある程度まで使用されてきたことを考えれば、
焼結炭化物合金中において金属結合を提供する物
質はコバルト、ニツケル、鉄およびそれらの混合
物から成る群より選ばれ得る。とはいえ、金属結
合材として好適なのはコバルトである。なお上記
の３種の金属の全てがダイヤモンド合成用の触媒
−溶媒として働くもので、従つてそれら３種の金
属のいずれもが本発明の実施に際して要求される
２重の機能を果たし得る。
本発明の実施に際して有用な炭化物成形粉末
は、約87〜97％の炭化物および約３〜13％のコバ
ルトを含有する混合物から成り得る。それより著
しく低い炭化物含量を有する炭化物成形粉末から
製造された焼結炭化物合金は、本発明の改良され
たバイト挿入体用としては弱過ぎて使用できな
い。
は、約87〜97％の炭化物および約３〜13％のコバ
ルトを含有する混合物から成り得る。それより著
しく低い炭化物含量を有する炭化物成形粉末から
製造された焼結炭化物合金は、本発明の改良され
たバイト挿入体用としては弱過ぎて使用できな
い。
また、小塊３６の好適なダイヤモンド含量は90
〜99＋（容量）％の範囲にわたる。とはいえ、そ
れよりやや低い含量のダイヤモンドグリツトも使
用可能であるが、最低のダイヤモンド含量は約70
（容量）％でなければならない。
〜99＋（容量）％の範囲にわたる。とはいえ、そ
れよりやや低い含量のダイヤモンドグリツトも使
用可能であるが、最低のダイヤモンド含量は約70
（容量）％でなければならない。
もし所望ならば、炭化物結合兼触媒−溶媒金属
を補充するため、大塊３４の一部ないし全部とそ
れに隣接する小塊３６との間に触媒−溶媒金属を
配置することもできる。有用な触媒−溶媒物質は
ストロング（Strong）の米国特許第2947609号お
よびホール（Hall）等の米国特許第2947610号明
細書中に記載されており、これら両特許は引用に
よつて本明細書中に組込まれる。このように触媒
金属を配置することは機械的に可動の構造系と矛
盾するものではない。とはいえ、触媒金属を追加
することは必要でなく、しかも通常は好ましくな
いことも判明している。
を補充するため、大塊３４の一部ないし全部とそ
れに隣接する小塊３６との間に触媒−溶媒金属を
配置することもできる。有用な触媒−溶媒物質は
ストロング（Strong）の米国特許第2947609号お
よびホール（Hall）等の米国特許第2947610号明
細書中に記載されており、これら両特許は引用に
よつて本明細書中に組込まれる。このように触媒
金属を配置することは機械的に可動の構造系と矛
盾するものではない。とはいえ、触媒金属を追加
することは必要でなく、しかも通常は好ましくな
いことも判明している。
さて今度は、第３，５および６図に示された複
合バイト挿入体を参照しよう。このような非対称
形のものを製造するためには、塩製ライナ２１お
よびプラグ２２，２２′の構造を改変することが
必要である。そこで、加熱管２０内に挿入される
構造物を互いに共働するように積層配列された一
連の円柱状ブロツクとして形成すれば、炭化物成
形粉末（CMP）およびダイヤモンド粉末（Ｄ）
の粉末成分によつて充填すべき鋳型が得られるこ
とになる。その一例を第７図に示せば、塩製ブロ
ツク２１ａはその内部に形成されたくぼみ７２を
有している。このくぼみ７２は所望のバイト挿入
体の形状に対応したものであり、更に保護金属外
被７３の厚さも考慮に入れられている。くぼみ７
２は図示のごとく金属７３によつて裏打ちされ、
かつ粉末塊CMPおよびその中へ適宜に配置され
る。カバー用の塩製ブロツク２１ｂはカバー薄板
７４を収容するためのくぼみを有しており、該薄
板によつて上記粉末の保護金属外被は完成される
ことになる。更に好ましくは、保護金属層７４の
パンクを防止するため、塩製ブロツク２１ｂ内に
焼結炭化物合金製の裏打ちブロツクSCが設置さ
れる。このようにして、２１ａおよび２１ｂのよ
うな互いに共働する塩製ブロツク対の複数組を記
載の成分と共に使用することができるわけであ
る。
合バイト挿入体を参照しよう。このような非対称
形のものを製造するためには、塩製ライナ２１お
よびプラグ２２，２２′の構造を改変することが
必要である。そこで、加熱管２０内に挿入される
構造物を互いに共働するように積層配列された一
連の円柱状ブロツクとして形成すれば、炭化物成
形粉末（CMP）およびダイヤモンド粉末（Ｄ）
の粉末成分によつて充填すべき鋳型が得られるこ
とになる。その一例を第７図に示せば、塩製ブロ
ツク２１ａはその内部に形成されたくぼみ７２を
有している。このくぼみ７２は所望のバイト挿入
体の形状に対応したものであり、更に保護金属外
被７３の厚さも考慮に入れられている。くぼみ７
２は図示のごとく金属７３によつて裏打ちされ、
かつ粉末塊CMPおよびその中へ適宜に配置され
る。カバー用の塩製ブロツク２１ｂはカバー薄板
７４を収容するためのくぼみを有しており、該薄
板によつて上記粉末の保護金属外被は完成される
ことになる。更に好ましくは、保護金属層７４の
パンクを防止するため、塩製ブロツク２１ｂ内に
焼結炭化物合金製の裏打ちブロツクSCが設置さ
れる。このようにして、２１ａおよび２１ｂのよ
うな互いに共働する塩製ブロツク対の複数組を記
載の成分と共に使用することができるわけであ
る。
第３図のバイト挿入体構造４０においては、超
硬合金４３およびダイヤモンド圧縮体４４の２つ
の面４１および４２は傾斜をもつて形成されてい
る（第４図）。その結果、ダイヤモンド圧縮体４
４のダイヤモンド切刃を工作物に当てることが容
易となつている。
硬合金４３およびダイヤモンド圧縮体４４の２つ
の面４１および４２は傾斜をもつて形成されてい
る（第４図）。その結果、ダイヤモンド圧縮体４
４のダイヤモンド切刃を工作物に当てることが容
易となつている。
第５および６図に示されるバイト挿入体構造５
２，６２中の圧縮ダイヤモンド薄層５１，６１を
製造するに当つては、ダイヤモンド粉末層の厚さ
が最大約20ミル（0.5mm）および最小約1/2ミル
（0.012mm）に限定される。ただし、かかる層の製
造は約80ミルの厚さまでは可能なのである。これ
らの層５１，６１をわざわざ非常に薄くすること
の目的は、(a)ダイヤモンド層５１，６１をすくい
面として利用すること並びに(b)バイト挿入体構造
５２，６２の研削を容易にすることにある。理想
を言えば、ダイヤモンド層の特性と焼結炭化物合
金の特性との関係は、ダイヤモンド切刃が焼結炭
化物合金よりも僅かに遅い速度で摩耗するようで
あればよい。このような条件が満足されれば、少
量のダイヤモンド層が焼結炭化物合金体から突出
して切刃を提供し続けるわけであり、従つてダイ
ヤモンドの使用量がバイトの寿命に比例すること
になる。
２，６２中の圧縮ダイヤモンド薄層５１，６１を
製造するに当つては、ダイヤモンド粉末層の厚さ
が最大約20ミル（0.5mm）および最小約1/2ミル
（0.012mm）に限定される。ただし、かかる層の製
造は約80ミルの厚さまでは可能なのである。これ
らの層５１，６１をわざわざ非常に薄くすること
の目的は、(a)ダイヤモンド層５１，６１をすくい
面として利用すること並びに(b)バイト挿入体構造
５２，６２の研削を容易にすることにある。理想
を言えば、ダイヤモンド層の特性と焼結炭化物合
金の特性との関係は、ダイヤモンド切刃が焼結炭
化物合金よりも僅かに遅い速度で摩耗するようで
あればよい。このような条件が満足されれば、少
量のダイヤモンド層が焼結炭化物合金体から突出
して切刃を提供し続けるわけであり、従つてダイ
ヤモンドの使用量がバイトの寿命に比例すること
になる。
鋳型内において炭化物成形粉末上に設置される
材料層は、ダイヤモンドグリツトであつてもよい
しあるいは黒鉛の薄層であつてもよい。後者の場
合には、炭化物成形粉末の結合金属を触媒として
使用することにより、ダイヤモンドにとつて安定
な条件下で高圧高温を加えてダイヤモンドに転化
させる必要がある。また、黒鉛とダイヤモンドと
の混合物も使用できる。とはいえ、いかなる完成
複合バイト挿入体の合体ダイヤモンド部も70（容
量）％以上好ましくは90（容量）％を越えるダイ
ヤモンド濃度を有することが基本要件である点は
留意されるべきである。
材料層は、ダイヤモンドグリツトであつてもよい
しあるいは黒鉛の薄層であつてもよい。後者の場
合には、炭化物成形粉末の結合金属を触媒として
使用することにより、ダイヤモンドにとつて安定
な条件下で高圧高温を加えてダイヤモンドに転化
させる必要がある。また、黒鉛とダイヤモンドと
の混合物も使用できる。とはいえ、いかなる完成
複合バイト挿入体の合体ダイヤモンド部も70（容
量）％以上好ましくは90（容量）％を越えるダイ
ヤモンド濃度を有することが基本要件である点は
留意されるべきである。
ここで高圧高温工程を実施すれば、同時に(a)炭
化物粉末が焼結され、(b)強固に合体されたダイヤ
モンド結晶の塊状体（あるいは合体されたダイヤ
モンド結晶の薄層）が生じ、かつ(c)ダイヤモンド
は焼結炭化物合金と極めて効果的に界面結合され
る。かかる工程の完了後は、先づ温度が下げら
れ、次いで圧力が下げられる。バイト挿入体を回
収してみると、その外面には保護金属外被が強固
に付着した状態にある。複合バイト挿入体の所望
の面を露出させるためには、その保護外被を削り
取りさえすればよい。
化物粉末が焼結され、(b)強固に合体されたダイヤ
モンド結晶の塊状体（あるいは合体されたダイヤ
モンド結晶の薄層）が生じ、かつ(c)ダイヤモンド
は焼結炭化物合金と極めて効果的に界面結合され
る。かかる工程の完了後は、先づ温度が下げら
れ、次いで圧力が下げられる。バイト挿入体を回
収してみると、その外面には保護金属外被が強固
に付着した状態にある。複合バイト挿入体の所望
の面を露出させるためには、その保護外被を削り
取りさえすればよい。
かかる保護外被の一部は炭化物に転化されてい
ることを考えれば、この被覆物質を完全には削り
取らないようにすることにより、ダイヤモンド部
４３，５１，６１のすくい面上に炭化チタンない
し炭化ジルコニウムの薄層をその場で形成させる
ことも可能となる。くぼみ７２内のダイヤモンド
粉末Ｄ中に少量の炭化チタン（または炭化ジルコ
ニウム）を添加すること、あるいはチタンを含有
する合成ダイヤモンドないし黒鉛を使用すること
により、すくい面内により多量の炭化物を導入す
ることもできる。また、合体ダイヤモンド部の露
出面内にたとえば炭化チタンの小さな結晶が導入
されていれば、すくい面の寿命も伸び、従つて工
作物から除去される高温金属がバイト挿入体に及
ぼす悪影響も少なくなるはずである。
ることを考えれば、この被覆物質を完全には削り
取らないようにすることにより、ダイヤモンド部
４３，５１，６１のすくい面上に炭化チタンない
し炭化ジルコニウムの薄層をその場で形成させる
ことも可能となる。くぼみ７２内のダイヤモンド
粉末Ｄ中に少量の炭化チタン（または炭化ジルコ
ニウム）を添加すること、あるいはチタンを含有
する合成ダイヤモンドないし黒鉛を使用すること
により、すくい面内により多量の炭化物を導入す
ることもできる。また、合体ダイヤモンド部の露
出面内にたとえば炭化チタンの小さな結晶が導入
されていれば、すくい面の寿命も伸び、従つて工
作物から除去される高温金属がバイト挿入体に及
ぼす悪影響も少なくなるはずである。
第８図には、改良された高圧高温ポンチ部材８
０の構造が示されている。このポンチ部材の加圧
部８１は、焼結炭化物合金塊およびその上に支持
された合体ダイヤモンドチツプから成る複合体で
ある。複合体８１はテーパの付いた焼結炭化物合
金製支持シヤンク８２に接合されており、その接
合は注意深く平らに研磨されたそれら２個の部品
の対合面に沿つて行なわれている。このようにす
れば、ろう付け層を極めて薄く保つことができ
る。従つて、作業時に過熱しないようにする限
り、かかる複合構造は効果的である。
０の構造が示されている。このポンチ部材の加圧
部８１は、焼結炭化物合金塊およびその上に支持
された合体ダイヤモンドチツプから成る複合体で
ある。複合体８１はテーパの付いた焼結炭化物合
金製支持シヤンク８２に接合されており、その接
合は注意深く平らに研磨されたそれら２個の部品
の対合面に沿つて行なわれている。このようにす
れば、ろう付け層を極めて薄く保つことができ
る。従つて、作業時に過熱しないようにする限
り、かかる複合構造は効果的である。
もし所望ならば、本発明のバイト挿入体製造方
法の変形実施例として、炭化物成形粉末の代りに
焼結炭化物合金を使用することもできる。かかる
場合には、金属で裏打ちされたくぼみ７２内に予
備形成された焼結炭化物合金体および所望のすく
い面を形成するためのダイヤモンド部が互いに接
触して収容される。このような条件下において
も、焼結炭化物合金体中の結合金属はダイヤモン
ドの合体および（または）転化のための触媒−溶
媒として有効である。
法の変形実施例として、炭化物成形粉末の代りに
焼結炭化物合金を使用することもできる。かかる
場合には、金属で裏打ちされたくぼみ７２内に予
備形成された焼結炭化物合金体および所望のすく
い面を形成するためのダイヤモンド部が互いに接
触して収容される。このような条件下において
も、焼結炭化物合金体中の結合金属はダイヤモン
ドの合体および（または）転化のための触媒−溶
媒として有効である。
このように本発明に従えば、天然ないし合成の
より安価なダイヤモンド材（たとえば60〜325メ
ツシユのダイヤモンドグリツト、結晶の不完全な
品あるいはその他の廃棄品）から、改善された強
度、耐衝撃性および耐摩耗性を有するが故に金属
の直接機械加工用として有用な製品を得ることが
できるのである。特に本発明の複合バイト挿入体
は、約10あるいはそれ以下の機械加工性指数を有
する超合金の旋削、中ぐりおよびフライス作業に
おいて有用である。
より安価なダイヤモンド材（たとえば60〜325メ
ツシユのダイヤモンドグリツト、結晶の不完全な
品あるいはその他の廃棄品）から、改善された強
度、耐衝撃性および耐摩耗性を有するが故に金属
の直接機械加工用として有用な製品を得ることが
できるのである。特に本発明の複合バイト挿入体
は、約10あるいはそれ以下の機械加工性指数を有
する超合金の旋削、中ぐりおよびフライス作業に
おいて有用である。
実施例 １
58（容量）％のダイヤモンド（60〜80メツシ
ユ）および42（容量）％の炭化物成形粉末（87
（重量）％炭化タングステン＋13（重量）％コバ
ルト）から成る均質な混合物が、金属ジルコニウ
ムで裏打ちされた円筒状鋳型内に（第２図の大塊
３４のごとくに）設置された。次いで、同じダイ
ヤモンド粉末の層（厚さ約0.5mm）がその上に
（第２図の層３６のごとくに）広げられた。ジル
コニウムによつて完全に包囲されたこの系に対
し、約57キロバールの圧力および1500℃の温度が
10分間にわたつて加えられた。温度および圧力を
低下させた後、生じた複合体が回収された。この
複合体をバイトとして用いることにより、酸化ア
ルミニウムといし車を立派に成形することができ
た。
ユ）および42（容量）％の炭化物成形粉末（87
（重量）％炭化タングステン＋13（重量）％コバ
ルト）から成る均質な混合物が、金属ジルコニウ
ムで裏打ちされた円筒状鋳型内に（第２図の大塊
３４のごとくに）設置された。次いで、同じダイ
ヤモンド粉末の層（厚さ約0.5mm）がその上に
（第２図の層３６のごとくに）広げられた。ジル
コニウムによつて完全に包囲されたこの系に対
し、約57キロバールの圧力および1500℃の温度が
10分間にわたつて加えられた。温度および圧力を
低下させた後、生じた複合体が回収された。この
複合体をバイトとして用いることにより、酸化ア
ルミニウムといし車を立派に成形することができ
た。
実施例 ２
実施例１において使用したものと同様に裏打ち
された鋳型内に、325メツシユのダイヤモンド粉
末75mgと黒鉛粉末25mgとの混合物が部分的に充填
された。かかる第１の層の上に厚さ約0.1ミルの
金属円板（10（重量）％Al＋90（重量）％Fe）
が設置された。この円板上に、87（重量）％の炭
化タングステン粉末および13（重量）％のコバル
ト粉末から成る第２の層が設置された。保護金属
ジルコニウムによつて完全に包囲されたこの系に
対し、約56キロバールの圧力および1500℃の温度
が30分間にわたつて加えられた。温度および圧力
を低下させた後、円柱状の単一物体が回収され
た。ダイヤモンド層は焼結され、かつ隣接する焼
結炭化物合金と強固に結合されていた。次いで、
この物体を適当な強いホルダ中にろう付けしかつ
ダイヤモンド層を成形することによりバイトが作
られた。このバイトの使用により、ルネ41合金を
立派に機械加工することができた。
された鋳型内に、325メツシユのダイヤモンド粉
末75mgと黒鉛粉末25mgとの混合物が部分的に充填
された。かかる第１の層の上に厚さ約0.1ミルの
金属円板（10（重量）％Al＋90（重量）％Fe）
が設置された。この円板上に、87（重量）％の炭
化タングステン粉末および13（重量）％のコバル
ト粉末から成る第２の層が設置された。保護金属
ジルコニウムによつて完全に包囲されたこの系に
対し、約56キロバールの圧力および1500℃の温度
が30分間にわたつて加えられた。温度および圧力
を低下させた後、円柱状の単一物体が回収され
た。ダイヤモンド層は焼結され、かつ隣接する焼
結炭化物合金と強固に結合されていた。次いで、
この物体を適当な強いホルダ中にろう付けしかつ
ダイヤモンド層を成形することによりバイトが作
られた。このバイトの使用により、ルネ41合金を
立派に機械加工することができた。
実施例 ３
Al−Fe円板を省くことにより、実施例２の操
作が繰返された。その結果、同様な単一物体が得
られ、しかも焼結ダイヤモンド層は焼結炭化物合
金と強固に結合されていた。この円柱状物体はや
はりホルダ中にろう付けされ、かつバイトとして
成形された。
作が繰返された。その結果、同様な単一物体が得
られ、しかも焼結ダイヤモンド層は焼結炭化物合
金と強固に結合されていた。この円柱状物体はや
はりホルダ中にろう付けされ、かつバイトとして
成形された。
実施例 ４
圧力支持部材として焼結炭化物合金（94（重
量）％炭化タングステン＋６（重量）％コバル
ト）製の中実円板を用いた系が形成された。この
焼結炭化物合金片はジルコニウムで裏打ちされた
鋳型内に設置され、かつ金属ジルコニウムの薄板
で被覆された。該ジルコニウム薄板上には厚さ約
0.4mmのダイヤモンド粉末層（100メツシユのダイ
ヤモンド30mg）が広げられ、次いで該ダイヤモン
ド層に接触して厚さ0.13インチの第２の焼結炭化
物合金円板が設置された。金属ジルコニウムの保
護外被によつて包囲されたこのアセンブリ全体に
対し、約57キロバールの圧力および約1500℃の温
度が60分間にわたつて加えられた。回収された円
柱状複合物体のダイヤモンド層は、ダイヤモンド
結晶同士の強固な結合によつて一体化されてお
り、かつ焼結炭化物合金体とも強固に結合されて
いた。ダイヤモンド層の研磨によつてバイトを作
つた後、顕微鏡検査を行なつたところ、隣接する
ダイヤモンド粒子間に広汎な結合が見られ、しか
も最初の冷間圧縮によつて破砕されたダイヤモン
ド粒子は瘉着ないし再結合を示していた。毎分５
フイートの速度で移動するルネ41合金に対する乾
式切削試験においてこのバイトを使用したとこ
ろ、幅0.090インチかつ厚さ0.010インチの切り屑
が除去され、しかも該切り屑は赤熱温度の下で該
金属から分離された。摩耗が少なくかつ良好な切
り屑および表面仕上げを与える点から見れば、こ
のバイトは標準の焼結炭化物合金バイトよりも優
れていた。ダイヤモンド層の摩耗に伴なつて割れ
やスポーリングが起ることはなかつた。
量）％炭化タングステン＋６（重量）％コバル
ト）製の中実円板を用いた系が形成された。この
焼結炭化物合金片はジルコニウムで裏打ちされた
鋳型内に設置され、かつ金属ジルコニウムの薄板
で被覆された。該ジルコニウム薄板上には厚さ約
0.4mmのダイヤモンド粉末層（100メツシユのダイ
ヤモンド30mg）が広げられ、次いで該ダイヤモン
ド層に接触して厚さ0.13インチの第２の焼結炭化
物合金円板が設置された。金属ジルコニウムの保
護外被によつて包囲されたこのアセンブリ全体に
対し、約57キロバールの圧力および約1500℃の温
度が60分間にわたつて加えられた。回収された円
柱状複合物体のダイヤモンド層は、ダイヤモンド
結晶同士の強固な結合によつて一体化されてお
り、かつ焼結炭化物合金体とも強固に結合されて
いた。ダイヤモンド層の研磨によつてバイトを作
つた後、顕微鏡検査を行なつたところ、隣接する
ダイヤモンド粒子間に広汎な結合が見られ、しか
も最初の冷間圧縮によつて破砕されたダイヤモン
ド粒子は瘉着ないし再結合を示していた。毎分５
フイートの速度で移動するルネ41合金に対する乾
式切削試験においてこのバイトを使用したとこ
ろ、幅0.090インチかつ厚さ0.010インチの切り屑
が除去され、しかも該切り屑は赤熱温度の下で該
金属から分離された。摩耗が少なくかつ良好な切
り屑および表面仕上げを与える点から見れば、こ
のバイトは標準の焼結炭化物合金バイトよりも優
れていた。ダイヤモンド層の摩耗に伴なつて割れ
やスポーリングが起ることはなかつた。
次に本発明の実施態様を列挙すれば下記の通り
である。
である。
(1)(a) 炭化タングステン、炭化チタン、炭化タン
タルおよびそれらの混合物から成る群より選
ばれた炭化物とコバルト、ニツケルおよび鉄
から成る群より選ばれた結合金属とから成る
炭化物成形粉末塊および70（容量）％以上の
濃度でダイヤモンド粒子を含有する小塊を保
護金属の包囲体内に互いに接触させて設置す
ること、 (b) 前記包囲体およびその内容物に対し1300〜
1600℃の範囲内の温度および約45キロバール
を越える圧力を少なくとも３分間にわたつて
同時に加えること、 (c) 前記包囲体への熱入力を停止すること、 (d) 前記包囲体に加えられた圧力を取り除くこ
と、並びに (e) こうして製造された単一塊状体から保護金
属を除去すること の諸工程から成る、ダイヤモンドチツプを持つ
たバイト挿入体の製造方法。
タルおよびそれらの混合物から成る群より選
ばれた炭化物とコバルト、ニツケルおよび鉄
から成る群より選ばれた結合金属とから成る
炭化物成形粉末塊および70（容量）％以上の
濃度でダイヤモンド粒子を含有する小塊を保
護金属の包囲体内に互いに接触させて設置す
ること、 (b) 前記包囲体およびその内容物に対し1300〜
1600℃の範囲内の温度および約45キロバール
を越える圧力を少なくとも３分間にわたつて
同時に加えること、 (c) 前記包囲体への熱入力を停止すること、 (d) 前記包囲体に加えられた圧力を取り除くこ
と、並びに (e) こうして製造された単一塊状体から保護金
属を除去すること の諸工程から成る、ダイヤモンドチツプを持つ
たバイト挿入体の製造方法。
(2) 前記炭化物成形粉末が炭化タングステン粉末
とコバルト粉末との混合物である、方法。
とコバルト粉末との混合物である、方法。
(3) 前記ダイヤモンド粒子が前記炭化物成形粉末
塊の少なくとも１つの平らな面上に層状に配置
され、かつ前記層の厚さが約20ミルあるいはそ
れ以下である、方法。
塊の少なくとも１つの平らな面上に層状に配置
され、かつ前記層の厚さが約20ミルあるいはそ
れ以下である、方法。
(4) 複数個のポンチが互いに向い合つて配列され
かつ各ポンチに接触して適当なガスケツト材が
設置されている結果、少なくとも１個のポンチ
を動かすと前記ガスケツト材が圧縮されて高い
圧力が密閉反応容器に伝達される高圧装置にお
いて (a) 各ポンチが支持シヤンクおよびそれに接合
された複合加圧部から構成され、かつ前記加
圧部が前記支持シヤンクと対合する面を持つ
た大きい焼結炭化物合金塊および小さいダイ
ヤモンド部から構成されていること から成る改良。
かつ各ポンチに接触して適当なガスケツト材が
設置されている結果、少なくとも１個のポンチ
を動かすと前記ガスケツト材が圧縮されて高い
圧力が密閉反応容器に伝達される高圧装置にお
いて (a) 各ポンチが支持シヤンクおよびそれに接合
された複合加圧部から構成され、かつ前記加
圧部が前記支持シヤンクと対合する面を持つ
た大きい焼結炭化物合金塊および小さいダイ
ヤモンド部から構成されていること から成る改良。
(5)(a) 炭化タングステン、炭化チタン、炭化タン
タルおよびそれらの混合物から成る群より選
ばれた炭化物をコバルト、ニツケルおよび鉄
から成る群より選ばれた金属で結合したもの
から成る焼結炭化物合金体および70（容量）
％以上の濃度でダイヤモンド粒子を含有する
小塊を保護金属の包囲体内に互いに接触させ
て設置すること、 (b) 前記包囲体およびその内容物に対し1300〜
1600℃の範囲内の温度および約45キロバール
を越える圧力を少なくとも３分間にわたつて
同時に加えること、 (c) 前記包囲体への熱入力を停止すること、 (d) 前記包囲体に加えられた圧力を取り除くこ
と、並びに (e) こうして製造された単一塊状体から保護金
属を除去すること の諸工程から成る、ダイヤモンドチツプを持つ
たバイト挿入体の製造方法。
タルおよびそれらの混合物から成る群より選
ばれた炭化物をコバルト、ニツケルおよび鉄
から成る群より選ばれた金属で結合したもの
から成る焼結炭化物合金体および70（容量）
％以上の濃度でダイヤモンド粒子を含有する
小塊を保護金属の包囲体内に互いに接触させ
て設置すること、 (b) 前記包囲体およびその内容物に対し1300〜
1600℃の範囲内の温度および約45キロバール
を越える圧力を少なくとも３分間にわたつて
同時に加えること、 (c) 前記包囲体への熱入力を停止すること、 (d) 前記包囲体に加えられた圧力を取り除くこ
と、並びに (e) こうして製造された単一塊状体から保護金
属を除去すること の諸工程から成る、ダイヤモンドチツプを持つ
たバイト挿入体の製造方法。
(6) 前記焼結炭化物合金体がコバルトによつて焼
結された炭化タングステンである、方法。
結された炭化タングステンである、方法。
(7) 前記ダイヤモンド粒子が前記焼結炭化物合金
体の少なくとも１つの平らな面上に層状に配置
され、かつ前記層の厚さが約20ミルあるいはそ
れ以下である、方法。
体の少なくとも１つの平らな面上に層状に配置
され、かつ前記層の厚さが約20ミルあるいはそ
れ以下である、方法。
第１図は本発明製品の製造に際して有用な高圧
高温装置の一例を示す図、第２図は本発明の実施
に際し第１図の装置内において使用される充填ア
センブリ配列の一例を示す断面図、第３図は複合
ダイヤモンドバイト挿入体を示す斜面図、第４図
は第３図の挿入体をＸ−Ｘ線またはＹ−Ｙ線に沿
つて切断した断面図、第５および６図は本発明に
従つて製造された複合ダイヤモンド−焼結炭化物
合金バイト挿入体の斜面図、第７図は第３，５お
よび６図の構造を製造するための組合わせライナ
式充填アセンブリを示す断面図、第８図は本発明
に従つて製造された（第１図のごとき）高圧装置
用の改良ポンチ部材を示す図である。 図中、１０は本発明の複合バイト挿入体製造用
の高圧高温装置、３１は装置１０内に設けられた
空所、３０は空所３１内に挿入される充填アセン
ブリ、３４は炭化物成形粉末塊、３６はダイヤモ
ンド粉末塊、４０，５２および６２は本発明に従
つて製造された非対称形の複合バイト挿入体、４
３，５３および６３は焼結炭化物合金体、４４は
ダイヤモンド塊状体、５１および６１はダイヤモ
ンド薄層、２１ａおよび２１ｂは複合バイト挿入
体４０，５２および６２製造用の共働ブロツクで
ある。
高温装置の一例を示す図、第２図は本発明の実施
に際し第１図の装置内において使用される充填ア
センブリ配列の一例を示す断面図、第３図は複合
ダイヤモンドバイト挿入体を示す斜面図、第４図
は第３図の挿入体をＸ−Ｘ線またはＹ−Ｙ線に沿
つて切断した断面図、第５および６図は本発明に
従つて製造された複合ダイヤモンド−焼結炭化物
合金バイト挿入体の斜面図、第７図は第３，５お
よび６図の構造を製造するための組合わせライナ
式充填アセンブリを示す断面図、第８図は本発明
に従つて製造された（第１図のごとき）高圧装置
用の改良ポンチ部材を示す図である。 図中、１０は本発明の複合バイト挿入体製造用
の高圧高温装置、３１は装置１０内に設けられた
空所、３０は空所３１内に挿入される充填アセン
ブリ、３４は炭化物成形粉末塊、３６はダイヤモ
ンド粉末塊、４０，５２および６２は本発明に従
つて製造された非対称形の複合バイト挿入体、４
３，５３および６３は焼結炭化物合金体、４４は
ダイヤモンド塊状体、５１および６１はダイヤモ
ンド薄層、２１ａおよび２１ｂは複合バイト挿入
体４０，５２および６２製造用の共働ブロツクで
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 次の工程によつて特徴づけられる、多結晶ダ
イヤモンド塊と基体の複合体を調製する方法、 (a) 充填アセンブリ内に、(イ)予備成形された焼結
炭化物又は炭化物成形粉末の塊であつて、炭化
タングステン、炭化チタン及び炭化タンタルか
らなる群より選ばれた１つ以上の炭化物と、コ
バルト、ニツケル及び鉄からなる群より選ばれ
た１つ以上の結合用金属を有するものと、(ロ)少
なくとも70体積％のダイヤモンド粒子を含む塊
とを置く工程。 (b) 前記充填アセンブリとその内容物を1300〜
1600℃の範囲の温度に加熱し且つ45キロバール
以上の圧力を加える工程。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US2666070A | 1970-04-08 | 1970-04-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53134009A JPS53134009A (en) | 1978-11-22 |
| JPS6124360B2 true JPS6124360B2 (ja) | 1986-06-10 |
Family
ID=21833105
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2207571A Pending JPS5212126B1 (ja) | 1970-04-08 | 1971-04-08 | |
| JP1863078A Granted JPS53134009A (en) | 1970-04-08 | 1978-02-22 | Manufacture of diamond bite |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2207571A Pending JPS5212126B1 (ja) | 1970-04-08 | 1971-04-08 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS5212126B1 (ja) |
| BE (1) | BE765475A (ja) |
| CA (1) | CA974045A (ja) |
| CH (1) | CH554209A (ja) |
| DE (2) | DE2117056C3 (ja) |
| ES (2) | ES389963A1 (ja) |
| FR (1) | FR2089415A5 (ja) |
| GB (1) | GB1349385A (ja) |
| LU (1) | LU62950A1 (ja) |
| NL (1) | NL7104326A (ja) |
| SE (1) | SE376731B (ja) |
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